一种基于飞秒激光器的多用途光刻系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光刻系统，尤其是涉及一种基于飞秒激光器的多用途光刻系统。
【背景技术】
[0002]激光技术是20世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一。四十多年来，随着小型电子产品和微电子元器件需求量的日益增长，对于加工材料(尤其是聚合物材料以及高熔点材料)的精密处理已日渐成为激光在工业应用中发展最快的领域之一。激光加工是激光产业的重要应用，与常规的机械加工相比，激光加工更精密、更准确、更迅速。
[0003]飞秒激光光刻技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点，这些特性是传统的激光加工技术所无法取代的。近十年人们对激光双光子微加工和超短脉冲激光技术进行了深入的研究，发现了超短脉冲激光与金属和介质材料相互作用的机制，探索出了飞秒激光直写、干涉和投影制备等各种加工方法。而紫外激光加工在微加工中也有独特的作用，由于高能量的紫外光子能够直接破坏许多非金属材料表面的分子键，使分子脱离物体，因此这种紫外激光加工不会产生高的热量，故被称为冷加工，可以实现对各种材料的精细切割、打孔及微加工。然而，现有的光刻系统产品一般都是单功能的，不能同时满足多种激光光刻的需要。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于飞秒激光器的多用途光刻系统，其既能实现飞秒激光双光子微加工，又能实现飞秒激光紫外激光加工，且结构简单、使用方便。
[0005]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种基于飞秒激光器的多用途光刻系统，其特征在于:包括栗浦激光器、飞秒激光器、红外光路系统、紫外光路系统、样品台、监视器和控制系统，所述的红外光路系统由可移动的第一全反镜、滤光片、衰减片、第一光阀、第一扩束管、第一半透半反镜、第一物镜及第一摄像头组成，所述的紫外光路系统由第二全反镜、倍频器、第二光阀、第二扩束管、第三全反镜、第四全反镜、第二半透半反镜、第二物镜及第二摄像头组成，所述的第一光阀和所述的第二光阀分别由所述的控制系统控制，所述的第一摄像头和所述的第二摄像头分别与所述的监视器连接;所述的栗浦激光器的出光口对准所述的飞秒激光器的入光口，所述的飞秒激光器的出光口对准所述的第一全反镜，所述的滤光片、所述的衰减片、所述的第一光阀和所述的第一扩束管依次放置于所述的第一全反镜反射的光的传播路径上，所述的第一扩束管的出光口对准所述的第一半透半反镜，所述的第一半透半反镜反射的光入射到所述的第一物镜上，所述的第一物镜出射的光照射到置放于所述的样品台上的双光子材料样品上，所述的第一半透半反镜透射的光照射到所述的第一摄像头上;所述的飞秒激光器的出光口对准所述的第二全反镜，所述的倍频器、所述的第二光阀和所述的第二扩束管依次放置于所述的第二全反镜反射的光的传播路径上，所述的第二扩束管的出光口对准所述的第三全反镜，所述的第三全反镜对准所述的第四全反镜，所述的第四全反镜对准所述的第二半透半反镜，所述的第二半透半反镜反射的光入射到所述的第二物镜上，所述的第二物镜出射的光照射到置放于所述的样品台上的待紫外光刻的样品上，所述的第二半透半反镜透射的光照射到所述的第二摄像头上。
[0006]该多用途光刻系统还包括三维位移平台，所述的三维位移平台由所述的控制系统控制，所述的样品台平放于所述的三维位移平台上。通过设置一个三维位移平台，能够精度的控制双光子材料样品和待紫外光刻的样品的水平位置和垂直位置;三维位移平台由控制系统控制，而控制系统控制三维位移平台在X轴、Y轴和Z轴方向上的位移的具体实现采用常规技术手段。
[0007]所述的飞秒激光器采用飞秒钛宝石激光器。具体实施时可采用美国⑶HERENT(相干)公司生产的飞秒钛宝石激光器，其出射的激光的波长为780nm?1 OOOnm。
[0008]所述的第一全反镜和所述的第二全反镜选用红外波段的全反镜，所述的第三全反镜和所述的第四全反镜选用紫外波段的全反镜。该多用途光刻系统需进行双光子微加工时，需利用第一全反镜将飞秒激光器出射的光全部反射给滤光片；该多用途光刻系统需进行紫外光刻加工时，需将该第一全反镜移除使飞秒激光器出射的光全部入射到第二全反镜，第二扩束管的出光口出射的光入射到第三全反镜，第三全反镜反射的光全部入射到第四全反镜，第四全反镜反射的光全部入射到第二半透半反镜。
[0009]所述的第一光阀和所述的第二光阀均采用液晶光阀。具体实施时，第一光阀和第二光阀也可采用其他采用的光阀，第一光阀和第二光阀的开与关均由控制系统控制，而控制系统控制光阀的开与关的具体实现采用常规技术手段。
[0010]所述的倍频器选用倍频次数为2次的倍频器或倍频次数为3次的倍频器，可使得倍频器的出光口出射的光为波长为260nm?390nm的紫外光。
[0011]所述的第一全反镜、所述的第二全反镜、所述的第三全反镜、所述的第四全反镜、所述的第一半透半反镜和所述的第二半透半反镜均呈45度角放置。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:利用栗浦激光器、飞秒激光器、红外光路系统、监视器和控制系统能够方便地实现飞秒激光双光子微加工，利用栗浦激光器、飞秒激光器、紫外光路系统、监视器和控制系统能够方便地实现飞秒激光紫外激光加工，两种不同的加工共用了栗浦激光器、飞秒激光器、监视器和控制系统，使得该多用途光刻系统的结构更为简单，且该多用途光刻系统使用方便。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的多用途光刻系统的组成示意图；
[0014]图2为利用本实用新型的多用途光刻系统加工双光子材料样品的光路示意图；
[0015]图3为利用本实用新型的多用途光刻系统加工待紫外光刻的样品的光路示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0017]本实施例提出了一种基于飞秒激光器的多用途光刻系统，如图1所示，其包括栗浦激光器1、飞秒激光器2、红外光路系统、紫外光路系统、样品台5、监视器6、控制系统8和三维位移平台7，三维位移平台7由控制系统8控制，样品台5平放于三维位移平台7上，红外光路系统由可移动的第一全反镜31、滤光片32、衰减片33、第一光阀34、第一扩束管35、第一半透半反镜36、第一物镜38及第一摄像头37组成，紫外光路系统由第二全反镜52、倍频器41、第二光阀43、第二扩束管44、第三全反镜53、第四全反镜54、第二半透半反镜45、第二物镜47及第二摄像头46组成，第一全反镜31、第二全反镜52、第三全反镜53、第四全反镜54、第一半透半反镜36和第二半透半反镜45均呈45度角放置，第一光阀34和第二光阀43分别由控制系统8控制，第一摄像头37和第二摄像头46分别与监视器6连接;栗浦激光器1的出光口对准飞秒激光器2的入光口，飞秒激光器2的出光口对准第一全反镜31，滤光片32、衰减片33、第一光阀34和第一扩束管35依次放置于第一全反镜31反射的光的传播路径上，第一扩束管35的出光口对准第一半透半反镜36，第一半透半反镜36反射的光入射到第一物镜38上，第一物镜38出射的光照射到置放于样品台5上的双光子材料样品39上，第一半透半反镜36透射的光照射到第一摄像头37上；飞秒激光器2的出光口对准第二全反镜52，倍频器41、第二光阀43和第二扩束管44依次放置于第二全反镜52反射的光的传播路径上，第二扩束管44的出光口对准第三全反镜53，第三全反镜53对准第四全反镜54，第四全反镜54对准第二半透半反镜45，第二半透半反镜45反射的光入射到第二物镜47上，第二物镜47出射的光照射到置放于样品台5上的待紫外光刻的样品48上，第二半透半反镜45透射的光照射到第二摄像头46上。利用栗浦激光器、飞秒激光器、红外光路系统、监视器和控制系统能够方便地实现飞秒激光双光子微加工，即对双光子材料进行图形的真三维微加工，利用栗浦激光器、飞秒激光器、紫外光路系统、监视器和控制系统能够方便地实现飞秒激光紫外激光加工，即对待紫外光刻的材料进行一、二维的紫外光刻加工，两种不同的加工共用了栗浦激光器、飞秒激光器、监视器和控制系统，使得该多用途光刻系统的结构更为简单，且该多用途光刻系统使用方便。
[0018]在此具体实施例中，通过设置一个三维位移平台7，能够精度的控制双光子材料样品39和待紫外光刻的样品48的水平位置和垂直位置;三维位移平台7由控制系统8控制，而控制系统8控制三维位移平台7在X轴、Y轴和Z轴方向上的位移的具体实现采用常规技术手段。
[0019]在此具体实施例中，栗浦激光器1采用现有技术；飞秒激光器2采用现有的飞秒钛宝石激光器，具体实施时可采用美国COHERENT(相干)公司生产的飞秒钛宝石激光器，其出射的激光的波长为780nm?lOOOnm，如飞秒钛宝石激光器出射的激光的波长为780nm;监视器6采用常见的液晶显示器;控制系统8采用常规的控制系统，如可采用通用计算机中安装微加工控制软件，微加工控制软件采用常规技术;第一全反镜31和第二全反镜52选用红外波段的全反镜，第三全反镜53和第四全反镜54选用紫外波段的全反镜，该多用途光刻